不同生育期喷灌对渭北旱地小麦产量及品质的影响

侯芳芳，张 睿，孙燕妮，张翠梅，刘曼双，张建平，孙学磊，郝敬爽

(1.西北农林科技大学农学院,陕西杨凌 712100； 2.陕西省永寿县农业技术推广中心,陕西永寿 713400)

不同生育期喷灌对渭北旱地小麦产量及品质的影响

侯芳芳1，张 睿1，孙燕妮2，张翠梅2，刘曼双1，张建平1，孙学磊1，郝敬爽1

(1.西北农林科技大学农学院,陕西杨凌 712100； 2.陕西省永寿县农业技术推广中心,陕西永寿 713400)

为明确喷灌对旱作小麦产量及品质的影响，试验以中麦175为材料，在小麦越冬期和拔节期进行喷灌处理，比较了喷灌处理与对照(未喷灌)间小麦产量、水分利用效率、光合特性及品质的差异。结果表明，越冬期和拔节期喷灌均能显著提高小麦产量，产量增幅为9.7%～36.3%，其中越冬期喷灌24 mm+拔节期喷灌24 mm处理增产效果最好。喷灌显著增加了穗数、穗粒数和千粒重。喷灌对小麦品质也有一定的影响，显著增加了籽粒硬度、吸水率、最大拉伸面积和沉降值，但对蛋白质含量、稳定时间等其他指标影响较小。说明合理的喷灌可在一定程度上增加旱地产量和改善品质。

小麦；产量；喷灌；越冬期；拔节期

水资源高效利用是农业可持续发展的一个重要保障[1]。小麦是我国的主要粮食作物之一，也是需水较多的作物，缺水会降低小麦产量。近年来，我国小麦生产开始由数量型逐步向质量、产量并重型转变。合理灌水是促进作物生长发育、增加产量和改善品质的一项重要措施，也是发展节水农业的重要内容。生产实践和研究表明，灌水太少时，作物产量潜力不能得到最大发挥；灌水太多或不及时，不仅水资源浪费很大，而且作物产量和品质也会有所下降。针对在不减产甚至增产的条件下小麦的高产优质高效生产，前人已经做了大量的研究[2-4]，并认为在小麦不同生育时期进行适宜的灌溉有利于产量的提高和品质的改善。喷灌是一项重要的农田节水技术，是利用专门的设备将水加压，或利用水的自然落差将有压水经过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中散成细小的水滴，均匀地散布在农田上，达到灌溉目的。喷灌几乎适用于灌溉所有的旱作作物，如谷物、蔬菜、果树等。与地面灌水相比，大田作物喷灌一般可省水30%～50%，增产10%～30%。在4-5月份降水较少、空气湿度较小时，喷灌明显能降低麦田近地面温度、冠层温度和农田蒸发能力，提高空气湿度、小麦产量和水分利用效率。北京地区小麦返青后适宜的喷灌灌水量为0.50～0.75E(E为冠层顶部20 cm标准蒸发皿的蒸发量)，灌水量过高和过低都会导致产量、水分利用效率下降[3]。渭北是陕西省重要小麦产区，但其水资源贫乏，地下水资源在陕西省最少，因而小麦产量提高的关键在于合理利用有限水资源。目前有关灌区小麦灌溉时期和灌溉量的研究较多，有关旱作小麦的喷灌时期和喷灌量研究较少。本研究在渭北南部旱原区对小麦进行不同生育时期喷灌试验，分析了其对小麦生长发育及产量和品质的影响，以期为旱地小麦水分管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2015-2016年在陕西永寿县古屯村进行，供试小麦品种为中麦175，由中国农业科学院作物研究所提供。依据2012-2014在旱地冬小麦连续3年的不同喷灌量试验结果确定喷灌量。 试验共设5个处理，分别为A1(越冬期喷灌24 mm)、A2(越冬期喷灌24 mm+拔节期喷灌24 mm)、A3(拔节期喷灌24 mm)、A4(拔节期喷灌36 mm)及CK(喷灌0 mm)。采用移动喷灌方式进行定额喷灌，通过每个喷头每小时实际喷水量计算喷灌量。小麦基本苗为270万株·hm-2。采用山东郓城生产的宽幅播种机播种。试验采用大区设计，每个处理面积0.33 hm2,在处理内划成10个小区，小区面积333.4 m2。小麦于2015年9月23日播种，2016年6月23日收获。

试验地是永寿县强农粮食专业合作社流转土地，连续3年种植小麦，地力均匀。试验地耕层土壤有机质含量14.0 g·kg-1，速效氮含量26.58 mg·kg-1，速效磷含量17.66 mg·kg-1，速效钾含量211.41 mg·kg-1。

麦田越冬前于2015年11月13日进行化学除草，2016年5月7日进行一喷三防，根据当地气象局测定的数据，永寿小麦生育期降水366.4 mm，除试验处理进行定额喷灌外，其他管理措施与大田一致。

1.2 测定指标

1.2.1 群体动态及产量结构调查

在小麦出苗期、越冬期、拔节期和孕穗期调查群体数量及个体的株高、分蘖、叶龄、次生根。收获前调查成穗数、穗粒数、不孕小穗数和小穗数。成熟期每个小区收获66.7 m2，晒干后称重折合单产，并测定千粒重。

1.2.2 水分利用效率的测定

在小麦播种前和收获后测定0～200 cm土壤含水量，利用当地气象局测定的小麦生育期降雨量，计算耗水量(播前土壤贮水量+生长期总灌水量+有效降水量-收获后土壤贮水量)和水分利用效率(产量/耗水量)。

1.2.3 旗叶光合特性的测定

在小麦开花期每小区随机选取5株，用美国LI-COR公司生产的便携式LI-6400 型光合测定仪测定主茎旗叶光合速率等指标。测定时大气CO2浓度为360～390 μmol·m-2·s-1,流量为400 mL·min-1。为消除由于光强变化造成的影响(阴天或多云天气),测定时的光强采用仪器配备的内置人工光源,光照强度为1 200 μmol·m-2·s-1,相对湿度为60%～80%。

1.2.4 品质的测定

用德国生产的Sartorius PMD511-000U品质分析仪器测定小麦籽粒的容重、硬度、沉降值、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、稳定时间、最大拉伸面积和最大拉伸阻力。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel、SPSS等软件系统进行数据处理、方差分析。

2 结果与分析

2.1 喷灌对小麦产量和水分利用效率的影响

与对照相比，喷灌处理的小麦产量、穗数、穗粒数和千粒重分别增加9.7%～36.3%、3.1%～12.7%、1.4%～3.6%和3.3%～4.5%，其中产量和千粒重在喷灌处理和对照之间差异显著(表1)，说明喷灌可改善小麦产量构成，尤其是千粒重，进而起到增产作用。喷灌也显著提高了水分利用效率，增幅为3.5%～32.5%。所有处理中A2的产量和水分利用效率最高，与其他处理差异均显著；不同喷灌处理间产量构成均差异不显著。

表1 不同生育时期喷灌对小麦产量及产量构成因素和水分利用效率的影响

同一列中不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下表同。

Different letters in the same column indicate significant differences among the treatments at 0.05 level. The same in other tables.

2.2 喷灌对小麦旗叶光合特性的影响

由表2可知，喷灌处理的小麦旗叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度与对照相比分别提高12.7%～101.1%、50.0%～166.7%、40.6%～130.3%和0.4%～29.6%。其中，A4处理的光合速率、气孔导度，A2和A4处理的蒸腾速率，以及A1、A2处理的胞间CO2浓度显著高于对照。

表2 不同生育时期喷灌对小麦光合特性的影响

2.3 喷灌对小麦籽粒品质的影响

2.3.1 喷灌对小麦蛋白质含量和籽粒磨粉品质的影响

喷灌对小麦蛋白质含量和籽粒容重的影响不明显，对籽粒硬度影响显著(表3)。喷灌处理的籽粒硬度较对照分别增加5.2%、2.7%、3.7%和5.5%，其中A1和A2处理与对照差异显著，但二者之间差异不显著。

2.3.2 喷灌对小麦加工品质的影响

喷灌对小麦面粉吸水率、面团最大拉伸阻力、最大拉伸面积的影响显著，对其他品质指标影响不显著(表4)。与对照相比，喷灌处理的吸水率、最大拉伸阻力和最大拉伸面积分别增加1.3%～2.9%、1.9%～3.6%和0.5%～4.6%。吸水率和最大拉伸阻力在不同喷灌处理间差异不显著，但A3处理的最大拉伸面积显著高于其他处理。

表3 不同生育时期喷灌对小麦蛋白质含量和籽粒磨粉品质的影响

表4 不同生育时期喷灌对小麦加工品质的影响(2015-2016)

3 讨 论

3.1 不同生育时期喷灌对小麦产量及光合特性的影响

从试验结果看，不同时期的喷灌处理均能够显著提高小麦产量。这与前人的研究结果[5-10]相一致。本试验中，越冬期喷灌24 mm+拔节期喷灌24 mm的增产效果最显著，这主要是因为这两个时期是小麦穗分化的关键期，适当补灌水分有助于穗器官的发育。但在产量构成三因素中，喷灌只对小麦千粒重影响显著。产生这种现象的原因还有待于继续研究。此外，小麦后期功能叶片光合能力对产量形成非常重要。从本试验开花期光合参数的测定结果看，喷灌处理在一定程度上改善了旗叶光合能力，其中A4处理的光合速率最高，A2处理次之。说明土壤水分增加可改善旗叶光合能力，对提高小麦籽粒产量具有重要作用[11-12]。但这与产量结果表现并不一致，可能与旱地小麦产量形成的物质主要来源于花前储存干物质在花后向籽粒的转运有关。此外，某一时期的光合特性尚不能反映整个生育期光合特点。因此本研究结果尚需进一步验证。

3.2 不同生育时期喷灌对小麦品质的影响

水分是影响冬小麦面粉品质的重要环境因子。土壤水分过多或过少均不利于小麦品质的改善[13]。李光忠等[8]研究表明，浇灌浆水对小麦的籽粒容重、出粉率、湿面筋含量、沉淀值和粉质仪指标均无明显影响, 但浇麦黄水后小麦籽粒的容重、出粉率、湿面筋含量、沉淀值均显著降低, 粉质仪指标也显著变劣。褚鹏飞等[9]研究认为，拔节期和开花期分别灌水60 mm可显著提高小麦的蛋白质含量。徐凤娇等[10]的研究结果显示，春2叶灌60 mm+春5叶灌60 mm和春5叶灌90 mm+开花期30 mm两个处理均提高了小麦沉降值，增加了湿面筋含量，延长了面团稳定时间,春2叶灌水+春5叶灌水处理延长了面团形成时间,改善了小麦加工品质。王晨阳等[14]研究指出，花后灌水次数增加，小麦品质性状会变劣。李国强等[15]认为，不同筋型小麦品种的品质对水分的响应不同。本研究表明，喷灌对小麦蛋白质含量没有显著的促进作用，但提高籽粒硬度、面粉吸水率、面团最大拉伸阻力和最大拉伸面积，最佳的灌水处理在不同品质指标上表现不一致，说明灌水对小麦品质影响比较复杂，最佳喷灌处理还有待进一步研究。

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Effect of Sprinkling Irrigation at Different Growth Stages on the Yield and Grain Quality of Dry-land Wheat in Weibei

HOU Fangfang1,ZHANG Rui1,SUN Yanni2,ZHANG Cuimei2, LIU Manshaung1,ZHANG Jianping1,SUN Xuelei1,HAO Jingshuang2

(1.Agronmy College Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China； 2.Agricultural Technology Extension Center of Yomgshou,Yongshou,Shaanxi 713400,China)

To investigate the effects of sprinkling irrigation at different growth stages on the yield and grain quality of dry-land wheat, Zhongmai 175 was used as material in the experiment. Water use efficiency, photosynthetic characteristics and grain quality were measured under the sprinkling irrigation at wintering and jointing stages, with no sprinkling irrigation as control. The results showed sprinkling irrigation at wintering and jointing stages could significantly increase wheat yield by 9.7% to 36.3%, and the highest yield was obtained under the treatment of 24 mm sprinkling irrigation at both wintering and jointing stages. Sprinkling irrigation significantly increased the number of ears, grain number per spike and thousand kernel weight. Irrigation had significant effect on the quality of wheat. The grain hardness, water absorption, maximum tensile area and sedimentation value were increased significantly.But the protein content, stability time and other indicators were less influenced. Sprinkling irrigation could improve some quality indices to some extent.

Wheat; Yield; Sprinkling irrigation; Wintering period; Jointing period

时间：2017-04-07

2016-10-28

2016-12-22 基金项目：陕西省科技统筹创新工程计划项目(S2015TNNY0021)；西北农林科技大学唐仲英专项 第一作者E-mail：1976590609@qq.com 通讯作者：张 睿(E-mail: 876385567@qq.com)

S512.1；S311

A

1009-1041(2017)04-0543-05

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170407.1021.032.html